溴系阻燃劑是無公害的新型纖維阻燃劑,可在紡織品(后處理)中直接添加,在常溫下完成全過程整理,在高聚物熱裂或燃燒時,不會產(chǎn)生有毒的物質。截至2021年底,中國阻燃劑的市場總規(guī)模為百萬噸左右,其中溴系阻燃劑產(chǎn)量占到了全國產(chǎn)量的17%,是目前中國阻燃劑品種中,產(chǎn)量大的阻燃劑產(chǎn)品。
1、溴系阻燃劑的市場地位
中國溴系阻燃劑從2005年開始起步,起步相對較晚。經(jīng)過了十幾年的奮起直追,目前中國已成為全球溴系阻燃劑消費國家,超過了北美和歐洲。
另外,由于溴系阻燃劑的應用領域廣泛,并且下游品種多,所以中國溴系阻燃劑的產(chǎn)值,占到了全國總阻燃劑產(chǎn)值的69%,用占比較小的產(chǎn)量創(chuàng)造了較大的銷售產(chǎn)值。
2、傳統(tǒng)溴系阻燃劑的種類
國內(nèi)塑料制品中常見溴系阻燃劑有十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化環(huán)氧樹脂、溴化聚苯乙烯、四溴雙酚 A、八溴醚等。
(1)十溴二苯醚
十溴二苯醚是一種廣泛、高能的添加型阻燃劑,理論溴含量為83.3%,具有添加量少、熱穩(wěn)定性好、阻燃效能高的特點,廣泛適用于橡膠、紡織、電子、塑料等行業(yè),特別適用于PE、PP、ABS、PA6、PS、PBT、PC等合成材料。
(2)十溴二苯乙烷
十溴二苯乙烷是一種廣泛、高能、環(huán)保的添加型阻燃劑,理論溴含量為82.3%,具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和阻燃性,抗紫外線和抗遷移性能力強,廣泛應用于工程塑料、彈性體、橡膠、膠黏劑等行業(yè)。
十溴二苯乙烷的阻燃性能與十溴二苯醚基本一致,而且工業(yè)化成本與十溴二苯醚相當,是十溴二苯醚理想的替代品。
(3)溴化環(huán)氧樹脂與溴化聚苯乙烯
溴化環(huán)氧樹脂具有較高的熔指、良好的阻燃效率、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,已成為十溴二苯醚的重要替代品。
溴化聚苯乙烯具有分子量大、熱穩(wěn)定性高、與高聚物相容性好等優(yōu)點,且燃燒不產(chǎn)生二噁英等致癌物質,被廣泛應用于工程塑料、熱塑性彈性體中。
(4)四溴雙酚A
四溴雙酚A多用于聚氨酯、環(huán)氧樹脂、SAN樹脂、聚苯乙烯、ABS樹脂等。2017年,四溴雙酚A列入世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構公布的2A類致癌物清單中。四溴雙酚A為反應型溴代阻燃劑,具有優(yōu)良的阻燃效果,因此在世界范圍內(nèi)仍被大量生產(chǎn)和使用。
(5)八溴醚
八溴醚是四溴雙酚A深加工的主要產(chǎn)品,阻燃效果更好。八溴醚作為添加型阻燃劑,有較高的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,主要用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯樹脂中。
目前難以找到溴系阻燃劑的合適替代品,所以溴系阻燃劑在很多地方仍然是無可奈何的選擇,開發(fā)和應用新的溴系阻燃劑的工作仍在進行。但是,尋找溴系阻燃劑的替代品,逐步實現(xiàn)阻燃劑的無鹵化和環(huán)?;?,乃是阻燃劑發(fā)展的必然趨勢。
3、溴系阻燃劑的阻燃機理
(1)氣相阻燃
溴系阻燃劑主要在氣相中發(fā)揮阻燃作用,并主要通過溴銻協(xié)同效應發(fā)揮優(yōu)異的阻燃作用。
(2)自由基捕捉
溴系阻燃劑受熱分解過程中,溴化氫成分能夠捕捉鏈式反應過程中的活性自由基,生成活性較低的溴自由基,致使燃燒減緩或終止。
(3)隔氧
溴化氫為密度較大的氣體,并且難燃,它不僅能降低空氣中的氧濃度,而且能覆蓋于材料的表面,隔絕空氣,致使材料自熄。
(4)吸熱
鹵銻協(xié)同體系在燃燒過程中生成的鹵氧化銻可發(fā)生吸熱反應,可有效降低聚合物的溫度和分解速度。
(5)成炭
三鹵化銻能促進凝聚相發(fā)生成炭反應,形成的炭層覆蓋在材料表面,可以降低火焰對材料的熱輻射與熱傳導,減少氣相中可燃性物質的產(chǎn)生與逸出,降低燃燒的強度。